工厂方法模式 (Factory Method Pattern)

定义：

工厂方法模式（Factory Method Pattern）是一种创建型设计模式，用于解决对象创建的问题。它定义了一个创建对象的接口，但让子类决定实例化哪一个类。工厂方法使一个类的实例化延迟到其子类。

工厂方法模式的关键组成部分包括：

  1. 抽象创建者（Creator）：
    • 定义了一个工厂方法，通常是一个抽象方法，用于创建产品对象。创建者通常包含依赖于抽象产品的代码。
  2. 具体创建者（Concrete Creator）：
    • 实现了抽象创建者定义的工厂方法，用于返回一个具体产品的实例。每个具体创建者都负责创建一个特定类型的产品。
  3. 抽象产品（Product）：
    • 定义了产品的接口。在抽象创建者的代码中，所有对产品的引用都使用这个接口。
  4. 具体产品（Concrete Product）：
    • 实现了抽象产品定义的接口。工厂方法返回的产品实例实际上是某个具体产品对象。
解决的问题：
  • 创建对象的灵活性：
    • 当一个类不知道它所必须创建的对象的类的时候。工厂方法模式允许类把实例化延迟到子类进行，这提供了更大的灵活性。
  • 产品类扩展的便利性：
    • 当一个类希望由其子类来指定创建的对象时。通过定义工厂方法，子类可以覆盖这个方法以改变创建对象的类型。
  • 解耦产品的具体实现和创建过程：
    • 工厂方法模式使得客户代码与产品的具体实现解耦，客户代码通过工厂接口创建产品，无需关心产品的具体实现。
  • 单一职责原则：
    • 工厂方法模式可以将产品的创建职责集中到不同的工厂类中，每个工厂类负责创建一种具体产品，这符合单一职责原则。
  • 开闭原则：
    • 系统更容易扩展，可以引入新的具体产品和具体工厂类，而无需修改现有代码。这符合开闭原则，即对扩展开放，对修改封闭
使用场景：
  • 不同环境下创建不同实例：
    • 当对象的创建需要基于不同的环境或条件时，例如不同的配置、操作系统或者不同的资源要求。
  • 明确分离客户端和产品实现：
    • 当需要明确区分客户端和产品的具体实现，使得客户端不依赖于产品实现的具体类时。
  • 单个类负责多个不同对象的创建：
    • 当一个类需要创建多种类型的对象，且这些对象有共同的基类或接口时，但同时又需要保持类的职责单一。
  • 扩展产品类时避免影响客户端：
    • 当系统要求提供扩展产品类的能力，而不希望这些更改影响到已有的客户端代码时。
  • 需要封装对象的创建过程：
    • 当对象的创建过程需要被封装起来，以便提供更多的复用性和灵活性时。
  • 类的实例化过程复杂或有特殊要求：
    • 当创建对象的过程很复杂，如涉及到复杂的初始化步骤，或者需要进行资源回收等。
示例代码：
// 产品接口
public interface Product {void use();
}// 具体产品
public class ConcreteProductA implements Product {@Overridepublic void use() {System.out.println("Using ConcreteProductA");}
}public class ConcreteProductB implements Product {@Overridepublic void use() {System.out.println("Using ConcreteProductB");}
}// 创建者/工厂接口
public interface Factory {Product createProduct();
}// 具体创建者/工厂
public class ConcreteFactoryA implements Factory {@Overridepublic Product createProduct() {return new ConcreteProductA();}
}public class ConcreteFactoryB implements Factory {@Overridepublic Product createProduct() {return new ConcreteProductB();}
}
主要符合的设计原则：
  1. 开闭原则（Open-Closed Principle）:
    • 工厂方法模式非常符合开闭原则。它允许系统在不修改现有代码的情况下引入新的产品类型。当系统需要扩展新的产品时，只需要添加相应的具体工厂类和产品类即可。
  2. 单一职责原则（Single Responsibility Principle）:
    • 在工厂方法模式中，每个具体工厂类只负责创建单一类型的产品。这符合单一职责原则，因为每个类都只负责一个具体的创建任务。
  3. 依赖倒转原则（Dependency Inversion Principle）:
    • 工厂方法模式实现了依赖倒转原则，因为客户代码依赖于抽象接口（产品接口和工厂接口），而不是具体的类实现。这意味着客户代码并不依赖于具体的产品实例化逻辑。

工厂方法模式通过定义一个用于创建对象的接口，让子类决定实例化哪个类，从而使一个类的实例化延迟到其子类，提高了代码的灵活性和可扩展性。同时，它支持良好的封装性，客户代码仅通过接口与工厂交互，无需关心具体的产品实现细节。

在JDK中的应用：
  • java.util.Calendar 类：
    • Calendar.getInstance() 是一个工厂方法，它根据当前的时间和默认时区返回一个 Calendar 的具体实例。此方法隐藏了具体 Calendar 子类的创建细节。
  • java.util.ResourceBundle 类：
    • ResourceBundle.getBundle() 方法是一个工厂方法，用于根据给定的基础名和目标区域设置加载资源束。这个方法封装了资源束对象的选择和加载过程。
  • java.nio.charset.Charset 类：
    • Charset.forName() 方法根据字符集的名称返回一个 Charset 对象。该方法是一个工厂方法，它隐藏了字符集对象的实际创建过程。
  • java.sql.DriverManager 类：
    • 在JDBC API中，DriverManager.getConnection() 方法根据数据库URL、用户名和密码返回一个 Connection 对象。这是工厂方法模式的一个应用，它封装了数据库连接对象的创建细节。
  • java.lang.NumberFormat 类：
    • NumberFormat 类提供了多个工厂方法（如 getNumberInstance(), getCurrencyInstance()）来获取不同格式化风格的 NumberFormat 对象。
在Spring中的应用：
  • Spring的BeanFactory：
    • BeanFactory 是Spring框架的核心接口，它提供了高级的配置机制来管理任何类型的对象。BeanFactory 作为一个对象工厂，它为依赖注入（DI）提供了支持，管理应用程序中定义的bean，并在需要时创建和返回bean实例。
  • ApplicationContext：
    • ApplicationContext 是 BeanFactory 的子接口，提供了更丰富的功能。它不仅用于加载Bean定义，还提供了国际化、事件传播、资源加载等其他功能。在Spring中，ApplicationContext 通常用作Bean工厂。
  • FactoryBean：
    • 在Spring中，FactoryBean 接口用于定义一个Bean，它本身作为工厂来生产其他对象。这个接口允许实现类在Spring容器中定义复杂的初始化逻辑。
  • 静态工厂方法和实例工厂方法：
    • Spring允许通过静态工厂方法或实例工厂方法来创建Bean。这在Spring的配置中通过 <bean> 元素的 factory-method 属性来实现。
  • ServiceLocatorFactoryBean：
    • 这是一个特殊的 FactoryBean，用于定义服务定位器。它可以用来抽象对服务接口的访问，使得客户端代码不需要直接与服务实现类耦合。

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